隨著技術(shù)的日漸成熟 智能安防聽覺時(shí)代或許即將到來

過去的幾十年里，安防行業(yè)一直聚焦在以視頻監(jiān)控為核心的視覺技術(shù)的應(yīng)用方面，由此也帶來了視頻監(jiān)控相關(guān)產(chǎn)品的持續(xù)演進(jìn)。而伴隨著城市精細(xì)化管理進(jìn)程的加快，除了視覺感知系統(tǒng)的建設(shè)之外，基于聲學(xué)技術(shù)的聽覺系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值也逐漸被挖掘出來，并作為城市視覺感知系統(tǒng)的補(bǔ)充，在交通管理、社會(huì)治安等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

其中典型的應(yīng)用要數(shù)目前在各大城市陸續(xù)“上崗”的鳴笛抓拍系統(tǒng)。根據(jù)《中華人民共和國道路交通安全法實(shí)施條例》第62條規(guī)定：駕駛機(jī)動(dòng)車不得在禁止鳴喇叭的區(qū)域或者路段鳴喇叭。司機(jī)亂鳴行為，不僅影響了市民的正常出行，也為文明的城市制造了不和諧的噪聲，對(duì)亂鳴的抓拍治理非常有用。

那么，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛鳴笛聲的檢測(cè)抓拍呢？這里面需要應(yīng)用到的便是聲學(xué)技術(shù)。這兩年來，隨著聲學(xué)技術(shù)的發(fā)展，專業(yè)的鳴笛抓拍系統(tǒng)已經(jīng)相對(duì)成熟，并已陸續(xù)安裝部署在城市重點(diǎn)監(jiān)管路段。

鳴笛抓拍系統(tǒng)工作原理及流程

鳴笛抓拍系統(tǒng)的工作原理主要是先通過麥克風(fēng)陣列采集系統(tǒng)對(duì)聲音識(shí)別后進(jìn)行采集，再聯(lián)動(dòng)電子抓拍系統(tǒng)進(jìn)行畫面的抓拍，實(shí)現(xiàn)聲壓可視化，最后實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在電子屏提示系統(tǒng)上。

從業(yè)內(nèi)部分廠家如其高科技、三平科技、微納感知、科大訊飛等企業(yè)推出的鳴笛抓拍系統(tǒng)方案來看，成熟的鳴笛抓拍系統(tǒng)一般由四大部分組成：1）聲學(xué)探頭，也稱聲學(xué)雷達(dá)；2）智能音頻分析單元；3）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)；4）鳴笛抓拍智能管理系統(tǒng)。

其中，聲學(xué)探頭是捕捉復(fù)雜環(huán)境中特殊聲音的關(guān)鍵，聲學(xué)探頭一般由至少32路麥克風(fēng)陣列組成，均勻分布的麥克風(fēng)陣列可有效判斷車輛鳴笛聲并進(jìn)行定位。

在聲學(xué)探頭檢測(cè)到汽車鳴笛后，音頻信息自動(dòng)傳輸?shù)街悄芤纛l分析單元，通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，可智能分析識(shí)別聲音類別并進(jìn)行聲紋對(duì)比，聯(lián)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)跟蹤抓拍鳴笛車輛的車牌號(hào)碼，輸出違章證據(jù)。

最后通過與交警執(zhí)法系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的鳴笛抓拍智能管理系統(tǒng)，將違章鳴笛行為證據(jù)上傳到交警執(zhí)法系統(tǒng)，在PC端和手機(jī)端可以實(shí)時(shí)顯示和管理。

為了更好的支持不同交通場(chǎng)景下的鳴笛抓拍檢測(cè)，目前從幾大廠商的相關(guān)產(chǎn)品和方案中可以看出，一般都有推出這幾大系列，包括固定式、移動(dòng)便攜式以及車載式鳴笛抓拍系統(tǒng)。

技術(shù)難點(diǎn)：復(fù)雜環(huán)境下聲音定位、識(shí)別

據(jù)安防知識(shí)網(wǎng)此前采訪微納感知CTO王丹了解到，復(fù)雜場(chǎng)景下的聲音處理之所以此前一直沒有大規(guī)模應(yīng)用主要是因?yàn)榧夹g(shù)實(shí)現(xiàn)上存在較大挑戰(zhàn)，首先要將聲音從復(fù)雜環(huán)境中清晰的采集下來，其次要分析聲音包含的信息，這其中包含了一系列的陣列信號(hào)處理技術(shù)及AI算法。

作為鳴笛抓拍系統(tǒng)的核心，聲學(xué)探頭麥克風(fēng)陣列信號(hào)處理技術(shù)主要包括回聲消除、噪聲&混響抑制等，將聲音清晰采集下來后傳送到后端人工智能引擎，然后基于AI技術(shù)展開聲音類型識(shí)別分析的應(yīng)用，比如識(shí)別槍聲、鳴笛聲、建筑工地施工噪音以及人聲聲紋檢測(cè)、連續(xù)語音識(shí)別等等。

目前業(yè)內(nèi)各品牌方所推出的鳴笛抓拍系統(tǒng)，比拼的點(diǎn)也主要在于聲學(xué)探頭的陣列信號(hào)處理技術(shù)以及在機(jī)器聽覺算法方面的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，作為一款已投入應(yīng)用的設(shè)備系統(tǒng)，性能和成本同樣也是用戶考慮的方面。為此，從廠商角度而言，這類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)還需要充分考慮如何利舊。

交管部門對(duì)鳴笛抓拍系統(tǒng)的采購需求

相關(guān)部門在采購鳴笛抓拍系統(tǒng)時(shí)，也有較為明確的要求。從公開的系統(tǒng)采購文件中可以看到，用戶單位對(duì)鳴笛抓拍系統(tǒng)的功能要求主要集中在這幾個(gè)方面：

首先是聲學(xué)探頭的拾音技術(shù)要求。需要聲學(xué)探頭可監(jiān)測(cè)的聲音聲壓級(jí)范圍不小于30~120dB，有效探測(cè)距離不小于50米，麥克風(fēng)±1dB 頻響范圍不小于 100～10kHz。有的單位還要求探頭的有效探測(cè)探測(cè)寬度要覆蓋到3-5車道。

另外在聯(lián)動(dòng)攝像頭抓拍相關(guān)車輛的具體應(yīng)用上，一般要求能夠抓拍到違法鳴笛車輛的車輛號(hào)碼、違法時(shí)間、違法地點(diǎn)等信息。具體到系統(tǒng)應(yīng)能錄制鳴笛前后至少各一秒的聲音和視頻信號(hào)，并為視頻每一幀圖片疊加聲音云圖。鳴笛發(fā)生時(shí)，抓拍系統(tǒng)生成聲音視頻，視頻的每一幀應(yīng)疊加正確的聲音云圖，聲音云圖的顯示和聲音同步，可清晰判斷出鳴笛聲來自鳴笛車輛。生成違法證據(jù)圖片和視頻，證據(jù)圖片和視頻應(yīng)包含“聲音云圖”和“聲音視頻”。

在智能音頻分析環(huán)節(jié)，要避免將車輛引擎聲、鳥叫聲、雨點(diǎn)聲等其他城市噪聲誤判為鳴笛聲進(jìn)行抓拍，鳴笛抓拍準(zhǔn)確率一般硬性要求在90%及以上。

另外，因?yàn)檫@一類設(shè)備一般安裝在戶外監(jiān)控桿上，因此不便于頻繁維護(hù)。為此用戶單位也希望可以通過系統(tǒng)軟件禁用有故障的拾音傳感器。禁用拾音傳感器不多于 8 個(gè)的情況下，無需對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換或維修，系統(tǒng)應(yīng)仍能夠執(zhí)行鳴笛抓拍任務(wù)，準(zhǔn)確率不應(yīng)下降。

小結(jié)

交管部門的這些硬性要求如今已成為市面上鳴笛抓拍系統(tǒng)的“上崗”準(zhǔn)則，而也只有滿足了這些參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，才能在實(shí)際場(chǎng)景中發(fā)揮真正的作用，有效輔助鳴笛處罰的取證和執(zhí)法工作，提升城市文明管理水平。

與此同時(shí)，除了鳴笛抓拍的應(yīng)用之外，城市管理對(duì)異聲檢測(cè)、城市噪音治理等方面的應(yīng)用也有明顯的需求。比如交管部門對(duì)改裝車噪音管控；城管部門對(duì)于城市噪音管理；住建部對(duì)建筑施工噪音的管理以及公安部門對(duì)于特殊人群聚集等這些都有很強(qiáng)的訴求。這些訴求也都將直接驅(qū)動(dòng)著聲學(xué)技術(shù)應(yīng)用范圍的拓展。當(dāng)前階段，聲學(xué)技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用正以點(diǎn)位分布的形式在城市不同場(chǎng)景下展開，未來，隨著相關(guān)技術(shù)的日趨成熟以及應(yīng)用面的打開，智能安防、智慧城市有望邁進(jìn)機(jī)器聽覺時(shí)代。